I ОПИСАНИЕ И РАБОТА АППАРАТУРЫ

Манометр-термометр глубинный автономный МТГ-25

 

Настоящее руководство по эксплуатации (РЭ) предназначено для оз­накомления с техническими характеристиками, устройством и принципом работы манометра-термометра глубинного автономного МТГ-25 (в даль­нейшем, аппаратура), а также содержит сведения для правильной ее экс­плуатации.

I ОПИСАНИЕ И РАБОТА АППАРАТУРЫ

1.1 Назначение аппаратуры

Аппаратура представляет собой измерительную систему, пред­назначенную для регистрации давления и температуры при гидродинами­ческих исследованиях в бурящихся, эксплуатационных и нагнетательных скважинах, обсаженных трубами диаметром от 114 до 273 мм, а так же в НКТ диаметром 40,3 мм и более, с максимальным гидростатическим дав­лением 16, 25, 40, 60 и 100 К4Па и температурой до 120°С.

1.1.2 Окружающая среда: пластовые нефть, газ, вода. Гидростатиче­ское давление не должно превышать верхнего предела измерения прибора более 10 %.

1.1.3 Скважинный прибор может спускаться в скважину на трубах, каротажном кабеле пли скребковой проволоке, он может быть также ис­пользован для контроля давления в наземных гидравлических системах.

1.1.4 Для питания скважинного прибора применяются литиевые или щелочные гальванические элементы с напряжением 3 и 1,5 В соответст­венно и с током нагрузки не менее 20 мА.. Интервал рабочей температуры элементов питания должен соответствовать температуре окружающей сре­ды, при которой эксплуатируется прибор.

Прибор нормально функционирует при напряжении питания в пре­делах

5,2-12,0 В.

Блок питания прибора имеет комбинированные ложементы для 4-х цилиндрических элементов с размерами 17x35 или 14,5x50 мм.

1.1.5 Аппаратура обеспечивает измерение давления и температуры через равные интервалы времени и запись их в энергонезависимую память в функции реального времени. Результаты измерений сохраняются в энер­гонезависимой памяти прибора после отключения питания более 50 лет. Измерение и запись производится в соответствии с программой, записан­ной пользователем в память скважинного прибора в виде заданий. Макси­мальное число заданий равно пяти. В каждом задании указывается время старта измерений и режим измерений.

1.1.6 Чтение результатов измерений, запись и удаление заданий, проверка состояния скважинного прибора, установка и корректировка внутренних часов выполняются во время сеанса связи с компьютером.

Существует три режима измерений:

а)измерение по времени, когда давление и температура регистриру­ются непрерывно через равные промежутки времени. Для этого режима
указывается интервал времени между измерениями:

б)измерение по порогу давления, когда регистрация давления и тем­пературы осуществляется только при давлении выше заданного порогово­го уровня. В этом режиме указывается интервал времени между измере­ниями, величина порогового давления, температура окружающей среды,
ожидаемая в момент достижения порога, и периодичность контроля давле­ния;

в)остановка измерений, при этом указывается только время прекра­щения измерений.

Задания выполняются последовательно одно за другим в соответст­вии с указанными временами старта. В стартовом времени указывается число, месяц, день, час и минута начала выполнения задания. Задания можно удалить и записать новые. При удалении заданий происходит очи­стка энергонезависимой памяти со стиранием всех записанных результатов измерений.

1.1.7 Скважинный прибор связывается с компьютером через после­довательный порт RS-232 кабелем, входящим в комплект поставки. Про­граммное обеспечение ПО МТГ-25, установленное на компьютер, позволя­ет программировать прибор, вести прием, обработку, запись и хранение в виде файлов информации, зарегистрированной скважинным прибором, а также выводить результаты измерении в графической или цифровой форме на дисплей компьютера и принтер, формировать текстовый файл для пере­дачи данных в другие прикладные программы.

1.2 Технические характеристики

1.2.1..Диапазон температур окружающей среды в рабочих условиях применения от минус 20 до 120°С.

1.2.2.Диапазон измерений температуры от 0 до 100°С.

1.2.3.Пределы допускаемого значения абсолютной погрешности из­мерений температуры ±0,5°С.

1.2.4.Порог чувствительности при измерении температуры 0,005°С.

1.2.5.Диапазоны измерений давления, МПа: 0 - 16, 0 - 25, 0-40, 0 -60, 0- i00.

1.2.6.Предел допускаемого значения абсолютной погрешности при измерениях давления в диапазоне температур от 0 до 100 С ±0,1% от верх­него значения диапазона измерения.

1.2.7.Порог чувствительности при измерении давления в диапазонах:

0 - 16 МПа составляет 0,0003 МПа

0 - 25 МПа составляет 0,0005 МПа;

О - 40 МПа составляет 0,0008 МПа;

О - 60 МПа составляет 0,0012 МПа

0-100 МПа составляет 0,0020 МПа

1.2.8.При температурах окружающей среды от минус 20 до 0°С и от
100 до 120°С регистрация давления и температуры производится в режиме
индикации.

1.2.9 Интервал времени между измерениями от 1 до 16384 сек
(4 час 33 мин 4 сек). Дискретность установки интервала 1 сек.

1.2.10 Объем памяти 114544 точек измерений (давление + темпера­
тура). Продолжительность заполнения памяти прибора при указанных ни­
же интервалах времени между измерениями составляет;

1 сек - 1,3 суток; 2 сек - 2,6 суток; 5 сек - 6,6 суток;

10 сек- 13,2суток; 30 сек- 39,6 суток; 1 мин - 79,2 суток;

5 мин - 395 суток; 10 мин - 790 суток.

1.2.11. Расчетная продолжительность работы прибора от комплекта
питания емкостью 2000 мА-ч при температуре окружающей среды от 20
до 50 С и указанных ниже интервалах времени между измерениями со­ставляет:

1 сек - 60 суток; 2 сек - 110 суток; 5 сек - 230 суток;

10 сек- 370суток; 30 сек - 630 суток; 1 мин - 750 суток; 5 и более минут - 900 суток.

Прибор позволяет контролировать ресурс батареи питания во время сеанса связи с компьютером.

Погрешность хода внутренних часов за сутки не более ± 20 сек.

Габаритные размеры скважинного прибора:

наружный диаметр не более 25 мм, для скважинных приборов с верхним пределом измерения гидростатического давления 16, 25 и 40 МПа (по требованию заказчика диаметр может быть 28 мм);

наружный диаметр не более 28 мм, для скважинных приборов с верхним пределом измерения гидростатического давления 60 и 100 МПа;

длина не более 1050 мм;

1.2.15 Масса скважинного прибора:

 

 

диаметром 25 мм не более 3,0 кг, диаметром 28 мм не более 4,0 кг.

1.2.16 Время непрерывной работы скважинного прибора в условиях
максимальной температуры и давления не более 10 суток.

1.2.17. Средний срок службы прибора не менее 5 лет.
1.3 Состав аппаратуры

Аппаратура представляет собой измерительную систему, изо­браженную на рисунке 1.1 и включающую скважинный прибор 1, кабель связи 2 и IBM-совместимый компьютер 3.

Скважинный прибор представлен на рисунке 1.2 и состоит из электронного блока, помещенного в цилиндрический защитный кожух, за­крытый ввинчивающейся заглушкой с уплотнительными кольцами для за­щиты от прямого воздействия окружающей среды.

Электронный блок состоит из.микроконтроллерного устройства управления, датчика давления и температуры, аналого-цифрового преобра­зователя, энергонезависимой памяти, узла связи с компьютером, стабили­заторов напряжения и батареи питания.

1.3.4. Для работы со скважинный прибором необходим IBM-
совместимый компьютер с операционной системой - Windows 95/98,
Windows NT 4.0, Windows 2000. Процессор - Pentium-133 и лучше, обяза­тельно наличие математического сопроцессора. Объем ОЗУ должен быть
достаточен для нормальной работы соответствующей операционной сис­темы и иметь дополнительный объем порядка 8Мбайт. Видеорежим может быть любой, но не менее чем 640x400 точек. Обязательное наличие мыши и 9-ти контактного последовательного порта. На компьютере должно быть установлено программное обеспечение для манометра-термометра МТГ-25 (ПО МТГ-25

1.3.5. Кабель связи с компьютером обеспечивает подключение сква­жинного прибора к компьютеру.

1.4.Устройство и работа скважинного прибора

1.4.1. Скважинный прибор содержит микроконтроллерное устройство управления с часами реального времени, датчик давления и температуры, аналого-цифровой преобразователь, энергонезависимую память, узел связи с компьютером, стабилизаторы напряжения и батарею питания.

Скважинный прибор производит преобразование аналоговых сигналов, снимаемых с датчика давления и температуры, в цифровую форму и осуществляет их запись в энергонезависимую память через рав­ные интервалы времени и функции реального времени.

Скважинный прибор работает в соответствии с программой, записанной пользователем в его память в виде заданий. Максимальное число заданий равно пяти. В каждом задании указывается время старта и режим работы прибора.

Задания выполняются последовательно одно за другим в соот­ветствии с указанными временами старта. При этом, работая по очередно­му заданию, прибор следит за временем старта следующего задания.

В стартовом времени указывается число, месяц, день, час и ми­нута начала выполнения задания. В каждом следующем задании время старта должно превышать время старта предыдущего задания. Если это ус­ловие нарушено, прибор будет выполнять текущее задание либо до запол­нения всей памяти, либо до указанного времени старта очередного задания в следующем году.

Запрограммировать можно все пять заданий сразу пли добав­лять новые по мерс необходимости. Все записанные в память скважинного прибора задания можно удалить и записать новые. Следует иметь в виду, что при этом производится очистка памяти прибора со стиранием всех ре­зультатов измерений.

Существует три режима работы скважинного прибора:

а) измерение по времени;

б) измерение по порогу давления;

в) остановка измерений.

1.4.8. В режиме измерений по времени скважинный прибор измеряет
давление и температуру и записывает их через равные интервалы в память.

Интервал между измерениями может быть установлен в пределах от 1 до 16384 сек (4 час 33 мин 4 сек) с дискретностью 1 сек.

1.4.9. В режиме измерений по порогу давления скважинный прибор
производит измерения давления и температуры с указанным интервалом
времени между измерениями и заносит их в память только тогда, когда
давление превышает указанный порог. Если давление становится меньше
заданного порога, прибор переходит в режим контрольных замеров давле­ния без записи результатов в память. Контрольные замеры осуществляют­ся с периодом от 1 до 256 сек. Дискретность установки периода контроль­ных замеров 1 сек.

Величина порогового давления может быть указана в диапазоне от нуля до верхнего предела измерения и установлена с дискретностью 0,1 МПа. При этом необходимо дополнительно задать ожидаемую темпе­ратуру среды в момент срабатывания скважинного прибора по порогу дав­ления. Завышение этой температуры относительно действительной на 1С приводит к повышению порогового давления примерно на 0,1 МПа и, на­оборот.

В режиме остановки скважинный прибор прекращает выпол­нение измерений с момента времени, указанного в задании и контролирует время старта следующего задания.

При заполнении всего объема памяти скважинный прибор ав­томатически прекращает измерения и, с целью экономии энергии, перево­дит все элементы схемы в «спящий» режим за исключением внутренних часов.

Каждый скважинный прибор имеет индивидуальные калибро­вочные коэффициенты для каналов давления и температуры, которые за­писываются в его энергонезависимую память при изготовлении и повтор­ной калибровке. Пользователь имеет возможность при необходимости са­мостоятельно корректировать пуль скважинного прибора по каналу давления.

Для работы со скважинным прибором необходим IBM-совместимый компьютер, с операционной системой Windows'95/98, Windows NT 4.0, Windows 2000, на который установлено программное обеспечение (ПО) МТГ-25. Скважпнный прибор подсоединяется к свобод­ному последовательному порту RS-232 (СОМ 1-COM4) кабелем, входящим в, комплект поставки манометра-термометра.

Программное обеспечение позволяет программировать скважинный прибор и контролировать его состояние. Выполнять прием, обра­ботку, запись на жесткий диск компьютера и хранение информации, заре­гистрированной прибором. Выводит!) результаты измерений в графической пли цифровой форме на дисплей компьютера и принтер, формировать тек­стовый файл для передачи данных в другие прикладные программы (на­пример, Microsoft Excel).

ПО даст возможность проводить курсорные измерения на кривых давления и температуры, а также осреднять результаты измерений на базе до 999 точек.

1.4.15. Конструкция скважинного прибора

Скважинный прибор в разрезе показан па рисунке 1.2. Электронный блок прибора размещен внутри цилиндрического корпуса, состоящего из головки 1, защитного кожуха 2 и заглушки 3, которые связаны между со­бой с помощью резьбовых соединении.

В верхнем отсеке находится электронная плата 4, смонтированная на шасси 5, которое прикреплено к головке 1. В головке 1 установлен также датчик давления и температуры 6.

В нижнем отсеке размещен блок питания 7, содержащий одну или две батареи гальванических элементов 8 и 9. Элементы укладываются в комбинированные ложементы 10 и закрываются крышкой 11, которая кре­пится к шасси прибора винтами 12.

Схема установки элементов питания показана па рисунке 1.3.

Элементы с напряжением 3 В соединяются в две батареи но б В, ко­торые питают электронную схему скважинного прибора параллельно через разделительные диоды, установленные на печатной плате. Элементы в этом случае соединяются в соответствии с вариантом 1.

Элементы с напряжением 1,5 В собираются в одну батарею на б В и монтируются в соответствии с вариантом 2.

В нижней части шасси имеется разъем 13, к которому подсоединяет­ся кабель связи с компьютером.

Датчик б защищен от прямого контакта со скважинной жидкостью с помощью протектора 14, установленного в полости головки 1. Протектор имеет тонкий осевой канал, через который к датчику передается давление внешней среды. На его наружной поверхности установлено резиновое уплотнительное кольцо 15. Протектор закреплен в головке резьбовой проб­кой 16, которая защищена от самоотвинчивания резиновым кольцом 12.

Внутренняя полость датчика, отверстие между датчиком и протекто­ром и осевой канал протектора заполнены минеральным маслом. Топкий длинный осевой канал и уплотнение 15 отделяют масло в полости датчика б от внешней среды и препятствуют его вытеканию при работе или при транспортировке.

Резьбовые соединения корпусных деталей скважинного прибора герметизированы резиновыми уплотнительными кольцами 18.

На головку 1 навинчена подвеска 19 для спуска скважинного прибо­ра в скважину на проволоке. В канавке сбега резьбы головки 1 устанавли­вается резиновое кольцо, предохраняющее подвеску от самоотвинчивания (на рисунке не показано).